JPH1048530A - 共焦点光スキャナ - Google Patents
共焦点光スキャナInfo
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- JPH1048530A JPH1048530A JP20951396A JP20951396A JPH1048530A JP H1048530 A JPH1048530 A JP H1048530A JP 20951396 A JP20951396 A JP 20951396A JP 20951396 A JP20951396 A JP 20951396A JP H1048530 A JPH1048530 A JP H1048530A
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- Japan
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- slit
- light
- plate
- confocal optical
- light beam
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0036—Scanning details, e.g. scanning stages
- G02B21/0044—Scanning details, e.g. scanning stages moving apertures, e.g. Nipkow disks, rotating lens arrays
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 利用できる光の効率を向上させ、高速走査が
可能な共焦点光スキャナを実現する。 【解決手段】 複数の集光手段を有する円板及び集光手
段と同一パターンの複数の開孔を有する円板を同期して
回転させ集光手段及び開孔を通過した光を集光して試料
を走査する共焦点光スキャナにおいて、開孔としてスリ
ットが設けられた円板と、集光手段としてスリットと同
一形状のシリンドリカル・マイクロレンズが形成された
円板とを設ける。
可能な共焦点光スキャナを実現する。 【解決手段】 複数の集光手段を有する円板及び集光手
段と同一パターンの複数の開孔を有する円板を同期して
回転させ集光手段及び開孔を通過した光を集光して試料
を走査する共焦点光スキャナにおいて、開孔としてスリ
ットが設けられた円板と、集光手段としてスリットと同
一形状のシリンドリカル・マイクロレンズが形成された
円板とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の集光手段及
び開孔を設けた円板を回転させることにより光走査を行
う共焦点光スキャナに関し、特に明るく高速化が可能な
共焦点光スキャナに関する。
び開孔を設けた円板を回転させることにより光走査を行
う共焦点光スキャナに関し、特に明るく高速化が可能な
共焦点光スキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】共焦点光スキャナは複数の集光手段及び
開孔の設けられた２枚の円板を回転させて光走査を行う
ものである。
開孔の設けられた２枚の円板を回転させて光走査を行う
ものである。
【０００３】図６はこのような従来の共焦点光スキャナ
の一例を示す構成ブロック図であり、本願出願人の出願
に係る特願平４−１５４１１号（特開平５−６０９８０
号公報）に記載されたものである。
の一例を示す構成ブロック図であり、本願出願人の出願
に係る特願平４−１５４１１号（特開平５−６０９８０
号公報）に記載されたものである。
【０００４】図６において１はレーザ、２は集光手段と
してマイクロレンズが設けられた円板（以下、マイクロ
レンズ板と呼ぶ。）、３は光分岐手段であるビームスプ
リッタ、４は開孔としてピンホールが設けられた円板
（以下、ピンホール板と呼ぶ。）、５は対物レンズ、６
は試料、７はリレーレンズ、８は受光器、９はマイクロ
レンズ板２及びピンホール板４を同期して回転させるモ
ータである。
してマイクロレンズが設けられた円板（以下、マイクロ
レンズ板と呼ぶ。）、３は光分岐手段であるビームスプ
リッタ、４は開孔としてピンホールが設けられた円板
（以下、ピンホール板と呼ぶ。）、５は対物レンズ、６
は試料、７はリレーレンズ、８は受光器、９はマイクロ
レンズ板２及びピンホール板４を同期して回転させるモ
ータである。
【０００５】レーザ１の出力光はマイクロレンズ板２に
入射され、マイクロレンズ板２に設けられた各々のマイ
クロレンズによりビームスプリッタ３を介してピンホー
ル板４上の各々のピンホールに集光される。ピンホール
板４上の各々のピンホールを通過した光は対物レンズ５
を介して試料６の上に入射される。
入射され、マイクロレンズ板２に設けられた各々のマイ
クロレンズによりビームスプリッタ３を介してピンホー
ル板４上の各々のピンホールに集光される。ピンホール
板４上の各々のピンホールを通過した光は対物レンズ５
を介して試料６の上に入射される。
【０００６】試料６からの反射光等の戻り光は再び対物
レンズ５を介してピンホール板４に入射され、ピンホー
ル板４上の各々のピンホールを通過した光はビームスプ
リッタ３で反射され、リレーレンズ７を介して受光器８
に入射される。
レンズ５を介してピンホール板４に入射され、ピンホー
ル板４上の各々のピンホールを通過した光はビームスプ
リッタ３で反射され、リレーレンズ７を介して受光器８
に入射される。
【０００７】また、マイクロレンズ板２及びピンホール
板４は同一の軸に固定され、この軸に取付けられたモー
タ９によって同期して回転される。
板４は同一の軸に固定され、この軸に取付けられたモー
タ９によって同期して回転される。
【０００８】ここで、図６に示す従来例の動作を説明す
る。レーザ１の出力光は同期して回転するマイクロレン
ズ板２上の各々のマイクロレンズ及びピンホール板４上
の各々のピンホールを通過することにより試料６表面を
走査する。そして、試料６からの反射光は受光器８で受
光されて共焦点画像が得られる。
る。レーザ１の出力光は同期して回転するマイクロレン
ズ板２上の各々のマイクロレンズ及びピンホール板４上
の各々のピンホールを通過することにより試料６表面を
走査する。そして、試料６からの反射光は受光器８で受
光されて共焦点画像が得られる。
【０００９】また、前述のようにマイクロレンズ板２に
設けられた各々のマイクロレンズは入射光をビームスプ
リッタ３を介してピンホール板４上の各々のピンホール
に集光する。即ち、マイクロレンズの焦点位置にピンホ
ールを配置することによりレーザ１からの入射光の利用
効率を向上させることが可能になる。
設けられた各々のマイクロレンズは入射光をビームスプ
リッタ３を介してピンホール板４上の各々のピンホール
に集光する。即ち、マイクロレンズの焦点位置にピンホ
ールを配置することによりレーザ１からの入射光の利用
効率を向上させることが可能になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す従
来例のピンホール板４においてはピンホール径とピンホ
ールピッチの関係により利用できる光の効率が低い。
来例のピンホール板４においてはピンホール径とピンホ
ールピッチの関係により利用できる光の効率が低い。
【００１１】例えば、図７はピンホール板４のピンホー
ルの一部を示す平面図であり、図７中”イ”及び”ロ”
に示すピンホール径とピンホールピッチとの比が１：１
０であれば試料６に照射される光の面積は試料６全面に
対して１％程度にしかならない。
ルの一部を示す平面図であり、図７中”イ”及び”ロ”
に示すピンホール径とピンホールピッチとの比が１：１
０であれば試料６に照射される光の面積は試料６全面に
対して１％程度にしかならない。
【００１２】また、この場合には励起光強度を上げれば
良いが、試料の種類によっては試料が退色しやすいので
励起光の強度が上げられない場合受光器８で受ける光量
を改善することはできない。
良いが、試料の種類によっては試料が退色しやすいので
励起光の強度が上げられない場合受光器８で受ける光量
を改善することはできない。
【００１３】このためミラースキャン及び音響光学素子
を用いてスリット光で走査する方法がある。図８はこの
ような従来の光走査装置の一例を示す構成図である。
を用いてスリット光で走査する方法がある。図８はこの
ような従来の光走査装置の一例を示す構成図である。
【００１４】図８において１００はレーザ光、１０はシ
リンドリカル・レンズ、１１はレンズ、１２はミラーで
ある。レーザ光１００はシリンドリカル・レンズ１０で
レンズ１１に集光されてミラー１２に入射される。ミラ
ー１２は図示しない手段により図８中”イ”に示すよう
に駆動される。
リンドリカル・レンズ、１１はレンズ、１２はミラーで
ある。レーザ光１００はシリンドリカル・レンズ１０で
レンズ１１に集光されてミラー１２に入射される。ミラ
ー１２は図示しない手段により図８中”イ”に示すよう
に駆動される。
【００１５】この結果、図８中”ロ”に示すようにスリ
ット光が試料面等を走査することになる。但し、この場
合は走査するスリット光が１本であるため、やはり利用
できる光の効率が低いと言った問題点があった。従って
本発明が解決しようとする課題は、利用できる光の効率
を向上させ、高速走査が可能な共焦点光スキャナを実現
することにある。
ット光が試料面等を走査することになる。但し、この場
合は走査するスリット光が１本であるため、やはり利用
できる光の効率が低いと言った問題点があった。従って
本発明が解決しようとする課題は、利用できる光の効率
を向上させ、高速走査が可能な共焦点光スキャナを実現
することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第１では、複数の集光手段を有する
円板及び前記集光手段と同一パターンの複数の開孔を有
する円板を同期して回転させ前記集光手段及び前記開孔
を通過した光を集光して試料を走査する共焦点光スキャ
ナにおいて、前記開孔としてスリットが設けられた円板
と、前記集光手段として前記スリットと同一形状のシリ
ンドリカル・マイクロレンズが形成された円板と、を備
えたことを特徴とする共焦点光スキャナ。
るために、本発明の第１では、複数の集光手段を有する
円板及び前記集光手段と同一パターンの複数の開孔を有
する円板を同期して回転させ前記集光手段及び前記開孔
を通過した光を集光して試料を走査する共焦点光スキャ
ナにおいて、前記開孔としてスリットが設けられた円板
と、前記集光手段として前記スリットと同一形状のシリ
ンドリカル・マイクロレンズが形成された円板と、を備
えたことを特徴とする共焦点光スキャナ。
【００１７】このような課題を達成するために、本発明
の第２では、本発明の第１において、前記スリット及び
前記シリンドリカル・マイクロレンズの形状が螺旋状で
あることを特徴とするものである。
の第２では、本発明の第１において、前記スリット及び
前記シリンドリカル・マイクロレンズの形状が螺旋状で
あることを特徴とするものである。
【００１８】このような課題を達成するために、本発明
の第３では、本発明の第１において、前記スリット及び
前記シリンドリカル・マイクロレンズの形状が放射状で
あることを特徴とするものである。
の第３では、本発明の第１において、前記スリット及び
前記シリンドリカル・マイクロレンズの形状が放射状で
あることを特徴とするものである。
【００１９】このような課題を達成するために、本発明
の第４では、本発明の第１乃至第３において、光源とし
て非コヒーレント光を用いることを特徴とするものであ
る。
の第４では、本発明の第１乃至第３において、光源とし
て非コヒーレント光を用いることを特徴とするものであ
る。
【００２０】このような課題を達成するために、本発明
の第５では、本発明の第１、第２及び第４において、前
記スリット間の間隔が一定であることを特徴とするもの
である。
の第５では、本発明の第１、第２及び第４において、前
記スリット間の間隔が一定であることを特徴とするもの
である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係る共焦点光スキャナの一実
施例を示す構成図である。
説明する。図１は本発明に係る共焦点光スキャナの一実
施例を示す構成図である。
【００２２】図１において１３はシリンドリカル・マイ
クロレンズが螺旋状に形成された円板（以下、シリンド
リカル・マイクロレンズ板と呼ぶ。）、１４はビームス
プリッタ、１５は開孔として前記シリンドリカル・マイ
クロレンズと同一形状のスリットが設けられた円板（以
下、スリット板と呼ぶ。）、１６は対物レンズ、１７は
試料、１８はレンズ、１９は受光器、１０１は照明光で
ある。
クロレンズが螺旋状に形成された円板（以下、シリンド
リカル・マイクロレンズ板と呼ぶ。）、１４はビームス
プリッタ、１５は開孔として前記シリンドリカル・マイ
クロレンズと同一形状のスリットが設けられた円板（以
下、スリット板と呼ぶ。）、１６は対物レンズ、１７は
試料、１８はレンズ、１９は受光器、１０１は照明光で
ある。
【００２３】照明光１０１はシリンドリカル・マイクロ
レンズ板１３に入射され、シリンドリカル・マイクロレ
ンズ板１３に設けられた各々のシリンドリカル・マイク
ロレンズによりビームスプリッタ１４を介してスリット
板１５上の各々のスリットに集光される。スリット板１
５上の各々のスリットを通過した光は対物レンズ１６を
介して試料１７の上に入射される。
レンズ板１３に入射され、シリンドリカル・マイクロレ
ンズ板１３に設けられた各々のシリンドリカル・マイク
ロレンズによりビームスプリッタ１４を介してスリット
板１５上の各々のスリットに集光される。スリット板１
５上の各々のスリットを通過した光は対物レンズ１６を
介して試料１７の上に入射される。
【００２４】試料１７からの反射光等の戻り光は再び対
物レンズ１６を介してスリット板１５に入射され、スリ
ット板１５上の各々のスリットを通過した光はビームス
プリッタ１４で反射され、レンズ１８を介して受光器１
９に入射される。
物レンズ１６を介してスリット板１５に入射され、スリ
ット板１５上の各々のスリットを通過した光はビームス
プリッタ１４で反射され、レンズ１８を介して受光器１
９に入射される。
【００２５】また、シリンドリカル・マイクロレンズ板
１３及びスリット板１５は同一の軸に固定され、この軸
に取付けられたモータ（図示せず。）によって同期して
回転される。
１３及びスリット板１５は同一の軸に固定され、この軸
に取付けられたモータ（図示せず。）によって同期して
回転される。
【００２６】ここで、図１に示す実施例の動作を図２を
用いて説明する。図２はシリンドリカル・マイクロレン
ズ板１３の一例を示す平面図である。図２中”イ”に示
すように螺旋状のレンズにより集光された照射光１０１
はスリット板１５に形成された同一形状の螺旋状のスリ
ットを通過して、反射光として戻ってくる。
用いて説明する。図２はシリンドリカル・マイクロレン
ズ板１３の一例を示す平面図である。図２中”イ”に示
すように螺旋状のレンズにより集光された照射光１０１
はスリット板１５に形成された同一形状の螺旋状のスリ
ットを通過して、反射光として戻ってくる。
【００２７】対物レンズ１６の焦点面以外からの反射光
であって図２中”ロ”方向に広がった反射光はスリット
板１５で遮蔽されるので、図２中”ロ”方向に共焦点効
果が生じることになる。
であって図２中”ロ”方向に広がった反射光はスリット
板１５で遮蔽されるので、図２中”ロ”方向に共焦点効
果が生じることになる。
【００２８】また、例えば、図３はスリット板１５のス
リットの一部を示す平面図であり、図３中”イ”及び”
ロ”に示すスリット幅とスリットピッチとの比が１：１
０であれば試料１７に照射される光の面積は従来例と比
較して１０倍になる。
リットの一部を示す平面図であり、図３中”イ”及び”
ロ”に示すスリット幅とスリットピッチとの比が１：１
０であれば試料１７に照射される光の面積は従来例と比
較して１０倍になる。
【００２９】また、ミラースキャンや音響光学素子を用
いた光走査装置では使用できるスリット光は１本である
が、スリット板１５には複数のスリットが形成されてい
るので、試料１７に対して複数のスリット光を照射する
ことができて前記光走査装置と比較して利用できる光の
効率を１０〜１００倍に向上させることができる。
いた光走査装置では使用できるスリット光は１本である
が、スリット板１５には複数のスリットが形成されてい
るので、試料１７に対して複数のスリット光を照射する
ことができて前記光走査装置と比較して利用できる光の
効率を１０〜１００倍に向上させることができる。
【００３０】さらに、図４は視野とスリットの関係を示
す平面図であり、図４中”イ”はスリット、”ロ”は視
野である。
す平面図であり、図４中”イ”はスリット、”ロ”は視
野である。
【００３１】ここで、前記光走査装置のスリット光の線
速度が本発明の線速度と同一であれば、走査しなければ
ならない距離は図４中”ハ”であるので図４中”ロ”に
示す視野全体を走査する時間が短くなり高速走査が可能
になる。
速度が本発明の線速度と同一であれば、走査しなければ
ならない距離は図４中”ハ”であるので図４中”ロ”に
示す視野全体を走査する時間が短くなり高速走査が可能
になる。
【００３２】この結果、走査手段としてシリンドリカル
・マイクロレンズ板１３及びスリット板１５を用いるこ
とにより、利用できる光の効率を向上させ、高速走査が
可能になる。
・マイクロレンズ板１３及びスリット板１５を用いるこ
とにより、利用できる光の効率を向上させ、高速走査が
可能になる。
【００３３】なお、本願出願人の出願に係る特願平４−
１４９３２０号（特開平５−３４１１９１号公報）に記
載した現象と同様に、シリンドリカル・マイクロレンズ
板１３及びスリット板１５のパターンと回転軸とが偏心
している場合スキャン縞が生じる。
１４９３２０号（特開平５−３４１１９１号公報）に記
載した現象と同様に、シリンドリカル・マイクロレンズ
板１３及びスリット板１５のパターンと回転軸とが偏心
している場合スキャン縞が生じる。
【００３４】この場合には図５に示すようなスリットに
置換することにより改善することができる。図５から分
かるようにスリットは放射状になっている。
置換することにより改善することができる。図５から分
かるようにスリットは放射状になっている。
【００３５】また、共焦点顕微鏡の光源としてはレーザ
光を用いることが多いが、図２に示すようなスリットを
用いると図２中”ロ”と直角方向にスペックルノイズを
生じる可能性がある。
光を用いることが多いが、図２に示すようなスリットを
用いると図２中”ロ”と直角方向にスペックルノイズを
生じる可能性がある。
【００３６】従って、照射光１０１としてハロゲンラン
プやキセノンランプの出力光、若しくは、高周波を重畳
したレーザ光等の非コヒーレント光を用いることにより
前記スペックルノイズを防止することが可能になる。
プやキセノンランプの出力光、若しくは、高周波を重畳
したレーザ光等の非コヒーレント光を用いることにより
前記スペックルノイズを防止することが可能になる。
【００３７】また、外周側でスリット間の間隔が広くな
ると外周部分が暗くなってしまう。従って、特開平５−
１２７０９０号公報に示したように各スリット間の間隔
を常に一定にすることにより、外周部分であっても暗く
ならなくなる。
ると外周部分が暗くなってしまう。従って、特開平５−
１２７０９０号公報に示したように各スリット間の間隔
を常に一定にすることにより、外周部分であっても暗く
ならなくなる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。走査手段として
シリンドリカル・マイクロレンズ板及びスリット板を用
いることにより、利用できる光の効率を向上させ、高速
走査が可能な共焦点光スキャナが実現できる。
本発明によれば次のような効果がある。走査手段として
シリンドリカル・マイクロレンズ板及びスリット板を用
いることにより、利用できる光の効率を向上させ、高速
走査が可能な共焦点光スキャナが実現できる。
【図１】本発明に係る共焦点光スキャナの一実施例を示
す平面図である。
す平面図である。
【図２】シリンドリカル・マイクロレンズ板を示す平面
図である。
図である。
【図３】スリット板のスリットの一部を示す平面図であ
る。
る。
【図４】視野とスリットの関係を示す平面図である。
【図５】偏心に起因するスキャン縞が改善するスリット
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図６】従来の共焦点光スキャナの一例を示す構成ブロ
ック図である。
ック図である。
【図７】ピンホール板のピンホールの一部を示す平面図
である。
である。
【図８】従来の光走査装置の一例を示す構成図である。
１ レーザ ２ マイクロレンズ板 ３，１４ ビームスプリッタ ４ ピンホール板 ５，１６ 対物レンズ ６，１７ 試料 ７ リレーレンズ ８，１９ 受光器 ９ モータ １０ シリンドリカル・レンズ １１，１８ レンズ １２ ミラー １３ シリンドリカル・マイクロレンズ板 １５ スリット板 １００ レーザ光 １０１ 照明光
Claims (5)
- 【請求項１】複数の集光手段を有する円板及び前記集光
手段と同一パターンの複数の開孔を有する円板を同期し
て回転させ前記集光手段及び前記開孔を通過した光を集
光して試料を走査する共焦点光スキャナにおいて、 前記開孔としてスリットが設けられた円板と、 前記集光手段として前記スリットと同一形状のシリンド
リカル・マイクロレンズが形成された円板と、を備えた
ことを特徴とする共焦点光スキャナ。 - 【請求項２】前記スリット及び前記シリンドリカル・マ
イクロレンズの形状が螺旋状であることを特徴とする特
許請求の範囲請求項１記載の共焦点光スキャナ。 - 【請求項３】前記スリット及び前記シリンドリカル・マ
イクロレンズの形状が放射状であることを特徴とする特
許請求の範囲請求項１記載の共焦点光スキャナ。 - 【請求項４】光源として非コヒーレント光を用いること
を特徴とする特許請求の範囲請求項１乃至請求項３記載
の共焦点光スキャナ。 - 【請求項５】前記スリット間の間隔が一定であることを
特徴とする特許請求の範囲請求項１、請求項２及び請求
項４記載の共焦点光スキャナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20951396A JP3358647B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 共焦点光スキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20951396A JP3358647B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 共焦点光スキャナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048530A true JPH1048530A (ja) | 1998-02-20 |
| JP3358647B2 JP3358647B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=16574046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20951396A Expired - Fee Related JP3358647B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 共焦点光スキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3358647B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001013445A (ja) * | 1999-06-28 | 2001-01-19 | Yokogawa Electric Corp | 共焦点光スキャナ |
| JP2016516486A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-09 | ブランコ, オースティンBLANCO, Austin | ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法 |
| US10634489B2 (en) | 2017-09-14 | 2020-04-28 | Yokogawa Electric Corporation | Displacement sensor |
| EP3362836B1 (en) * | 2015-10-12 | 2020-06-03 | Crestoptics S.p.A. | Confocal microscopy apparatus and related process for acquiring and processing images |
-
1996
- 1996-08-08 JP JP20951396A patent/JP3358647B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2016516486A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-09 | ブランコ, オースティンBLANCO, Austin | ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法 |
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